Кристалічними називають такі тверді тіла, атоми або молекули яких здійснюють теплові коливання біля положень рівноваги, що утворюють так звані вузли кристалічної ґратки. Між молекулами кристалів існує значна сила взаємодії, тому кристали зберігають сталими не лише свій об’єм, а й форму. 

В аморфних тілах, так само як і у твердих, атоми або молекули коливаються відносно положень рівноваги. Ці положення не мають чіткого розташування у просторі, хоча найближчі «сусіди» й зберігають деякий порядок у розташуванні, який називають близьким. Прикладами аморфних тіл є смола, скло, бурштин.

Запитання для самоперевірки

1. Які тіла називають кристалічними?

2. Порівняйте будову кристалічних і аморфних тіл.

3. Наведіть приклади тіл у кристалічному і аморфному станах.

4. Що таке монокристал; полікристал?

5. Наведіть приклади монокристалів і полікристалів та порівняйте їхні властивості.

6. Які властивості тіл в аморфному стані?

7*. У чому полягає відмінність властивостей полікристала і монокристала? Відповідь поясніть.

Процес переходу речовини з твердого стану в рідкий називають плавленням, а процес переходу речовини з рідкого стану в твердий — кристалізацією.

Найважливішою властивістю будь-якого кристалічного тіла є наявність деякої фіксованої температури плавлення, за якої воно перетворюється в рідину, не розм’якшуючись перед цим. Щоб розплавити кристалічне тверде тіло, треба спочатку нагріти його до певної температури. В аморфних тіл фіксованої температури плавлення немає — вони починають плавитись відразу після початку їхнього нагрівання.

Сили взаємодії між атомами в кристалічних ґратках різних твердих тіл не однакові, тому одні кристалічні тіла плавляться за низьких температур, інші — за високих.

Температурою плавлення речовини називають температуру, за якої речовина переходить із твердого у рідкий агрегатний стан. 

За однакової температури внутрішня енергія речовини в рідкому стані більша за внутрішню енергію речовини у твердому стані. 

Питома теплота плавлення — це фізична величина, що показує, яка кількість теплоти потрібна для переходу 1 кг речовини із твердого стану в рідкий за температури плавлення. 

Обчислення кількості теплоти. Щоб визначити кількість теплоти, необхідну для плавлення твердого тіла будь-якої маси, треба питому теплоту плавлення речовини λ помножити на масу тіла m:

Qпл = λm

Зворотний процес — перехід із рідкого стану в твердий — відбувається за умови втрати рідиною енергії. Якщо під час плавлення тверде тіло поглинає енергію, то під час тверднення — навпаки, рідина віддає енергію. Як і у випадку плавлення, для характеристики цього процесу вводять поняття питомої теплоти кристалізації. Її фізичний зміст такий самий, як і питомої теплоти плавлення: це кількість теплоти, необхідна для переходу 1 кг речовини з рідкого стану у твердий за температури кристалізації.

Отже, для переходу 1 кг речовини із твердого стану в рідкий або навпаки — з рідкого у твердий їй потрібно отримати або віддати однакову кількість теплоти.

Я знаю, вмію й розумію

1. Який процес називається плавленням? Схарактеризуйте умови плавлення твердих тіл.

2. У чому полягає фізичний зміст питомої теплоти плавлення?

3. Чому під час плавлення кристалічних тіл температура залишається сталою?

4. У чому виявляється закон збереження і перетворення енергії при плавленні та кристалізації речовини?

Поясніть

1. Чому ртуть не використовується в термометрах, якими вимірюють температуру полярники?

2. Чи можна залізний цвях розплавити в алюмінієвій ложці?

3. Які зміни внутрішньої енергії відбуваються при плавленні 1 кг льоду та 1 кг заліза, взятих при температурі плавлення?

4. Які зміни внутрішньої енергії відбуваються при кристалізації 1 кг олова?

Вправа

1. Яку кількість теплоти потрібно витратити, щоб розплавити 150 кг міді при температурі її плавлення?

2. Визначте речовину, при кристалізації 40 г якої виділяється 6 кДж теплоти.

3. Свинець масою 100 г, взятий при температурі 27 °С, розплавили у сталевій коробці. Знайдіть масу коробки, якщо кількість теплоти, витраченої на теплові процеси, дорівнює 44,2 кДж.

4. Визначте температуру льоду, що утворився з води масою 5 кг, взятої при температурі 10 °С, якщо під час кристалізації виділилися 2,225 МДж теплоти.

5. У посудині міститься 2 л води, що має температуру 30 °С. Визначте температуру, яка встановиться в посудині, якщо туди додали 200 льоду, температура якого 0 °С.

В ході експерименту Масару заморожував краплі води, а потім за температури -50º С вивчав їх під мікроскопом, збільшивши до 500-кратного розміру. Дослідник стверджує, що позитивні думки та почуття, гармонійні мелодії створюють красиві, впорядковані малюнки. А негативні – хаотичні та безформні.

В ході досліджень Масару зробив висновок, що вода утворює осередки по 440 молекул, які мають функції комп’ютерної пам’яті.

Результати його експерименту можете побачити на власні очі.